JP3344072B2 - Method for manufacturing thin film transistor - Google Patents

Method for manufacturing thin film transistor

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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、薄膜トランジスタの製
造方法に関するものである。
The present invention relates to a thin film transistor manufacturing of
It relates to a manufacturing method .

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、多結晶シリコン(以下poly−
Siと記す)膜を用いた薄膜トランジスタ、いわゆるp
oly−SiTFT(Thin Film Transistor)が活性
回路素子としてLCD,SRAM等に用いられている。
特にレーザ結晶化処理を行ったpoly−Si膜を活性
層に用いてTFTを形成する方法には種々の報告があ
る。
2. Description of the Related Art In recent years, polycrystalline silicon (hereinafter referred to as poly-
A thin film transistor using the film, so-called p
Poly-Si TFTs (Thin Film Transistors) are used as active circuit elements in LCDs, SRAMs, and the like.
In particular, there are various reports on a method of forming a TFT using a poly-Si film subjected to a laser crystallization process as an active layer.

【0003】レーザ結晶化処理を用いる方法は低コスト
のガラス基板上に低温プロセスによってTFTを形成す
ることができる。エキシマレーザ光を用いて非晶質シリ
コン層を結晶化する方法では、結晶粒は10nm程度に
しか成長しないため、結晶粒界が多くなる。そこで水素
化処理によって、結晶粒界に存在する主要な欠陥である
ダングリングボンドを水素に置換することによって該ダ
ングリングボンドを除去する。
[0003] In a method using a laser crystallization process, a TFT can be formed on a low-cost glass substrate by a low-temperature process. In the method of crystallizing an amorphous silicon layer using excimer laser light, crystal grains grow only to about 10 nm, and thus the number of crystal grain boundaries increases. Therefore, the dangling bond, which is a major defect existing in the crystal grain boundary, is replaced with hydrogen by hydrogenation to remove the dangling bond.

【0004】その従来例を、図6の製造工程図によって
説明する。図6の(1)に示すように、ガラス基板11
1上にはゲート112が設けられている。さらにガラス
基板111上にはゲート112を覆う状態に陽極酸化層
113,保護膜114およびゲート絶縁膜115が順に
形成されている。
A conventional example will be described with reference to a manufacturing process diagram of FIG. As shown in (1) of FIG.
A gate 112 is provided on 1. Further, an anodic oxide layer 113, a protective film 114, and a gate insulating film 115 are sequentially formed on the glass substrate 111 so as to cover the gate 112.

【0005】まず化学的気相成長(以下CVDと記す)
法によって、上記ゲート絶縁膜115上にn型不純物を
含む非晶質シリコン膜(116)を成膜する。次いでエ
キシマレーザ光を用いたレーザ結晶化法によって、非晶
質シリコン膜(116)を結晶化してpoly−Si膜
117を生成する。次いでCVD法によって、上記po
ly−Si膜117上に酸化シリコン膜118を成膜す
る。
First, chemical vapor deposition (hereinafter referred to as CVD)
An amorphous silicon film (116) containing an n-type impurity is formed on the gate insulating film 115 by a method. Next, the amorphous silicon film (116) is crystallized by a laser crystallization method using excimer laser light to generate a poly-Si film 117. Next, the above po
A silicon oxide film 118 is formed over the ly-Si film 117.

【0006】その後図6の(2)に示すようにリソグ
ラフィー技術とエッチングとによって、上記酸化シリコ
ン膜(118)をパターニングし、ゲート112の上方
の上記poly−Si膜117上に酸化シリコン膜(1
18)からなるエッチング停止パターン119を形成す
る。
[0006] Thereafter, as shown in (2) of Figure 6, lithography and by etching, the silicon oxide film (118) is patterned, the upper silicon oxide film on the poly-Si film 117 of the gate 112 ( 1
18) An etching stop pattern 119 composed of 18) is formed.

【0007】次いで図6の(3)に示すように、CVD
法によって、上記エッチング停止パターン119を覆う
状態にn型不純物を含むシリコン膜120と金属膜12
1とを堆積する。
[0007] Next, as shown in FIG.
The silicon film 120 containing the n-type impurity and the metal film 12 are covered with the etching stop pattern 119 by a method.
And 1.

【0008】その後図6の(4)に示すように、リソグ
ラフィー技術とエッチングとによって、上記金属膜12
1と上記シリコン膜120とで、上記ゲート112の上
方両側にソース/ドレイン122,123を形成する。
Then, as shown in FIG. 6D, the metal film 12 is formed by lithography and etching.
1 and the silicon film 120, source / drain 122 and 123 are formed on both sides above the gate 112.

【0009】次いで、プラズマ水素化処理によって、上
記エッチング停止パターン119を通して、ゲート11
2の上方におけるpoly−Si膜117の界面に水素
(図示せず)を導入する。そしてダングリングボンドを
水素に置換して除去する。上記のようにして、TFT
(Thin Film Transistor)101は形成される。
Next, the gate 11 is etched through the etching stop pattern 119 by plasma hydrogenation.
Hydrogen (not shown) is introduced into the interface of the poly-Si film 117 above the layer 2. Then, the dangling bonds are replaced with hydrogen and removed. As described above, the TFT
(Thin Film Transistor) 101 is formed.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記製
造方法によって形成されたTFTでは、水素はエッチン
グ停止パターンを通してのみpoly−Si膜に供給さ
れる。そのため、poly−Si膜の全体に水素を供給
することは困難であるため、その抵抗は高くなる。また
ソース/ドレイン領域の活性化アニール処理を高温で行
う必要がある。さらにドレイン近傍に電界が集中し易い
のでリーク電流が多い。
However, in the TFT formed by the above manufacturing method, hydrogen is supplied to the poly-Si film only through the etching stop pattern. Therefore, it is difficult to supply hydrogen to the entire poly-Si film, so that the resistance is increased. Further, it is necessary to perform the activation annealing for the source / drain regions at a high temperature. Further, since the electric field tends to concentrate near the drain, there is a large leak current.

【0011】本発明は、キャリア移動特性とリーク電流
特性とに優れた薄膜トランジスタおよびその製造方法を
提供することを目的とする。
An object of the present invention is to provide a thin film transistor having excellent carrier transfer characteristics and leakage current characteristics, and a method for manufacturing the same.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するためになされた薄膜トランジスタの製造方法であ
る。
According to the present invention, there is provided a method of manufacturing a thin film transistor for achieving the above object.

【0013】薄膜トランジスタは以下のような構成を成
す。すなわち、少なくとも表面が絶縁性を有する基体上
にはゲートとそれを覆うゲート絶縁膜を含む絶縁膜とが
形成されている。そしてゲート上を含む基体上には絶縁
膜を介して水素化を施した多結晶シリコン膜が形成され
ている。さらにゲート上方の多結晶シリコン膜上には酸
化シリコン膜パターンが形成されている。そしてそのパ
ターンの両外側の多結晶シリコン膜上には、水素を含む
非晶質シリコン膜,導電型シリコン膜および金属膜が
から順次積層されていて、それらの膜によってソース/
ドレインが形成されているものである。液晶表示装置
は、上記薄膜トランジスタを備えたものである。
The thin film transistor has the following configuration. That is, a gate and an insulating film including a gate insulating film covering the gate are formed on a substrate having at least a surface having an insulating property. A polycrystalline silicon film that has been hydrogenated is formed on the base including the gate via an insulating film. Further, a silicon oxide film pattern is formed on the polycrystalline silicon film above the gate. And on the polycrystalline silicon film of two outer of the pattern, the amorphous silicon film containing hydrogen, conductivity type silicon film and the metal film is lower
From the source, the source /
A drain is formed. A liquid crystal display device includes the above-described thin film transistor.

【0014】薄膜トランジスタの製造方法としては、第
1工程で、絶縁性表面の基体上のゲートを覆う状態にし
て少なくともゲート絶縁膜を含む絶縁膜を形成した後、
その上面側に多結晶シリコン膜を形成する。第2工程
で、多結晶シリコン膜上に酸化シリコン膜を成膜した
後、パターニングしてゲート上方に酸化シリコン膜パタ
ーンを形成する。第3工程で、酸化シリコン膜パターン
を覆う状態にして多結晶シリコン膜上に水素を含む非晶
質シリコン膜,導電型シリコン膜および金属膜を順次形
成する。第4工程で、熱処理によって、非晶質シリコン
膜中の水素を多結晶シリコン膜に導入し、導電型シリコ
ン膜中の導電性不純物を活性化する。そして第5工程
で、金属膜と導電型シリコン膜と非晶質シリコン膜とを
パターニングしてソース/ドレインを形成する。
In a method of manufacturing a thin film transistor, in a first step, an insulating film including at least a gate insulating film is formed so as to cover a gate on a substrate having an insulating surface.
A polycrystalline silicon film is formed on the upper surface side. In the second step, a silicon oxide film is formed on the polycrystalline silicon film and then patterned to form a silicon oxide film pattern above the gate. In a third step, an amorphous silicon film containing hydrogen, a conductive silicon film and a metal film are sequentially formed on the polycrystalline silicon film so as to cover the silicon oxide film pattern. In a fourth step, hydrogen in the amorphous silicon film is introduced into the polycrystalline silicon film by heat treatment to activate conductive impurities in the conductive silicon film. Then, in a fifth step, the metal film, the conductive silicon film and the amorphous silicon film are patterned to form a source / drain.

【0015】また第3工程で、酸化シリコン膜パターン
を覆う状態にして多結晶シリコン膜上に非晶質シリコン
膜を成膜した後、イオンドーピングによって、非晶質シ
リコン膜中に水素イオンを注入し、その表層に導電型不
純物イオンを注入した後、金属膜を形成する。またイオ
ンドーピングのかわりにプラズマドーピングによって、
非晶質シリコン膜中に水素イオンを導入するとともに導
電型不純物イオンを導入し、その後金属膜を形成しても
よい。
In a third step, after an amorphous silicon film is formed on the polycrystalline silicon film so as to cover the silicon oxide film pattern, hydrogen ions are implanted into the amorphous silicon film by ion doping. Then, after implanting conductive impurity ions into the surface layer, a metal film is formed. Also, instead of ion doping, plasma doping
Hydrogen ions may be introduced into the amorphous silicon film, and conductivity-type impurity ions may be introduced, and then a metal film may be formed.

【0016】[0016]

【作用】上記構成の薄膜トランジスタでは、ソース/ド
レインが非晶質シリコン膜と導電型シリコン膜と金属膜
とから形成されていることから、非晶質シリコン膜がオ
フセットになる。したがって、薄膜トランジスタはオフ
セット構造になるので、ドレイン近傍の電界緩和によっ
てリーク電流が小さくなる。さらにゲート上に絶縁膜を
介して水素化した多結晶シリコン膜が形成されているこ
とから、多結晶シリコン膜のダングリングボンドは水素
によって置換されて除去される。そのため、多結晶シリ
コン膜で形成されるチャネル領域のキャリア移動度が高
まる。また、本発明の薄膜トランジスタは従来の薄膜ト
ランジスタの課題を解決したものであるから、従来の薄
膜トランジスタと同様に、液晶表示装置に用いることが
きる。
In the thin film transistor having the above structure, since the source / drain is formed of the amorphous silicon film, the conductive silicon film and the metal film, the amorphous silicon film is offset. Therefore, since the thin film transistor has an offset structure, the leakage current is reduced by the relaxation of the electric field near the drain. Further, since the hydrogenated polycrystalline silicon film is formed on the gate via the insulating film, the dangling bonds of the polycrystalline silicon film are replaced with hydrogen and removed. Therefore, carrier mobility in a channel region formed by the polycrystalline silicon film is increased. Also, the thin film transistor of the present invention is a conventional thin film transistor.
Since it solves the problem of transistor, the conventional thin
Like a film transistor, it can be used for a liquid crystal display.
Kill at.

【0017】上記薄膜トランジスタの製造方法では、多
結晶シリコン膜上に形成した酸化シリコン膜パターンを
覆う状態で多結晶シリコン膜上に水素を含む非晶質シリ
コン膜,導電型シリコン膜および金属膜を順に成膜し、
その後非晶質シリコン膜中の水素を多結晶シリコン膜に
拡散することから、多結晶シリコン膜は全域にわたって
水素化される。そのため、ソース/ドレインの抵抗が下
げられる。
In the method of manufacturing a thin film transistor, the amorphous silicon film containing hydrogen, the conductive silicon film, and the metal film are sequentially formed on the polycrystalline silicon film so as to cover the silicon oxide film pattern formed on the polycrystalline silicon film. Film,
Thereafter, hydrogen in the amorphous silicon film is diffused into the polycrystalline silicon film, so that the polycrystalline silicon film is hydrogenated over the entire region. Therefore, the source / drain resistance is reduced.

【0018】上記第3工程で、酸化シリコン膜パターン
を覆う状態にして多結晶シリコン膜上に非晶質シリコン
膜を成膜した後、イオンドーピングによって、非晶質シ
リコン膜中に、水素イオンを注入する方法では、非晶質
シリコン膜中に水素イオンを多量に含ませることが可能
になる。他方、プラズマドーピングによって、非晶質シ
リコン膜中に導電型不純物イオンを導入する方法では、
非晶質シリコン膜の表層に導電型不純物イオンを導入す
ることが容易になる。また上記方法では、非晶質シリコ
ン膜中に、水素イオンとともに導電型不純物イオンが導
入されることから、400℃以下の低温アニール処理で
導電型不純物イオンが活性化される。したがって、低温
化プロセスが実現される。さらに導電型シリコン膜の成
膜を行う必要がなくなるので、成膜工程が省略できる。
In the third step, after an amorphous silicon film is formed on the polycrystalline silicon film so as to cover the silicon oxide film pattern, hydrogen ions are introduced into the amorphous silicon film by ion doping. In the implantation method, a large amount of hydrogen ions can be contained in the amorphous silicon film. On the other hand, in a method of introducing conductive impurity ions into an amorphous silicon film by plasma doping,
It becomes easy to introduce conductive impurity ions into the surface layer of the amorphous silicon film. In the above method, since the conductive impurity ions are introduced into the amorphous silicon film together with the hydrogen ions, the conductive impurity ions are activated by low-temperature annealing at 400 ° C. or lower. Therefore, a low temperature process is realized. Further, since it is not necessary to form a conductive silicon film, a film forming step can be omitted.

【0019】[0019]

【実施例】本発明の薄膜トランジスタの一実施例を、図
1の概略構成断面図によって説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of the thin film transistor according to the present invention will be described with reference to the schematic sectional view of FIG.

【0020】図に示すように、少なくとも表面が絶縁性
を有する基体11上の一部分にはゲート12が形成され
ている。上記基体11は、例えばガラス基板からなる。
またゲート12は、例えば、モリブデン(Mo),タン
タル(Ta),クロム(Cr),銅(Cu),チタン
(Ti),アルミニウム(Al)のうちの1種の金属ま
たはそれらの金属の複数種で形成した合金からなる。例
えばモリブデンタンタル(MoTa)からなる。
As shown in the figure, a gate 12 is formed at least on a part of a substrate 11 having an insulating surface. The base 11 is made of, for example, a glass substrate.
The gate 12 is made of, for example, one metal of molybdenum (Mo), tantalum (Ta), chromium (Cr), copper (Cu), titanium (Ti), and aluminum (Al), or a plurality of these metals. It consists of the alloy formed by. For example, it is made of molybdenum tantalum (MoTa).

【0021】上記基体11上にはゲート12を覆う状態
に複数層の絶縁膜13が形成されている。この複数層の
絶縁膜13は、ゲート12の表層を陽極酸化してなる酸
化膜14と、基体11を保護するものでそれを覆う状態
に成膜した窒化シリコン膜15と、その上面に成膜した
酸化シリコンからなるゲート絶縁膜16とで形成されて
いる。上記酸化膜14はプラズマ酸化したものであって
もよい。
A plurality of insulating films 13 are formed on the base 11 so as to cover the gate 12. The plurality of insulating films 13 include an oxide film 14 formed by anodizing the surface layer of the gate 12, a silicon nitride film 15 that protects the substrate 11 and is formed to cover the same, and a film formed on the upper surface thereof. And a gate insulating film 16 made of silicon oxide. The oxide film 14 may be plasma-oxidized.

【0022】さらに上記ゲート絶縁膜16の上面には多
結晶シリコン膜17が成膜されている。この多結晶シリ
コン膜17は、例えば、非晶質シリコン膜をレーザ結晶
化法によって多結晶化したものからなる。
Further, a polycrystalline silicon film 17 is formed on the upper surface of the gate insulating film 16. The polycrystalline silicon film 17 is formed by, for example, polycrystallizing an amorphous silicon film by a laser crystallization method.

【0023】そしてゲート12の上方の多結晶シリコン
膜17上には、酸化シリコン膜パターン18が形成され
ている。この酸化シリコン膜パターン18は、後述する
ソース/ドレインを形成する際のエッチング停止層にな
るもので、かつ水素イオンを通す材料で形成される。
On the polycrystalline silicon film 17 above the gate 12, a silicon oxide film pattern 18 is formed. The silicon oxide film pattern 18 serves as an etching stop layer when forming a source / drain, which will be described later, and is formed of a material through which hydrogen ions pass.

【0024】上記酸化シリコン膜パターン18の両外側
における多結晶シリコン膜17上には、水素を含む非晶
質シリコン(以下a−Si:Hと記す)膜19と導電型
シリコン膜20と金属膜21とを下から順に積層したソ
ース/ドレイン22,23が形成されている。さらに上
記ソース/ドレイン22,23およびその間を覆う状態
に窒化シリコンからなるパッシベーション膜24が形成
されている。
An amorphous silicon (hereinafter referred to as a-Si: H) film 19 containing hydrogen and a conductive silicon film are formed on the polycrystalline silicon film 17 on both outer sides of the silicon oxide film pattern 18. Source / drain 22 and 23 are formed by laminating 20 and a metal film 21 in order from the bottom . Further, a passivation film 24 made of silicon nitride is formed so as to cover the source / drain 22 and 23 and the space therebetween.

【0025】上記の如くに、薄膜トランジスタ1が構成
されている。
As described above, the thin film transistor 1 is configured.

【0026】上記構成の薄膜トランジスタ1では、ゲー
ト12上に絶縁膜13を介して水素化した多結晶シリコ
ン膜17が形成されていることから、多結晶シリコン膜
17の界面に存在するダングリングボンドは水素によっ
て置換されて除去される。そのため、チャネル領域のキ
ャリア移動度が高まる。さらにソース/ドレイン22,
23がa−Si:H膜19と導電型シリコン膜20と金
属膜21とから形成されていることから、上記a−S
i:H膜19がオフセットになる。したがって、薄膜ト
ランジスタ1はオフセット構造になるので、ドレインと
して作用するソース/ドレイン22(または23)の近
傍の電界が緩和されて、リーク電流が小さくなる。
た、上記薄膜トランジスタ1は、従来の薄膜トランジス
タの課題を解決したものであるから、従来の薄膜トラン
ジスタと同様に、液晶表示装置に用いることができる。
In the thin film transistor 1 having the above structure, the hydrogenated polycrystalline silicon film 17 is formed on the gate 12 via the insulating film 13, so that the dangling bonds existing at the interface of the polycrystalline silicon film 17 are It is replaced by hydrogen and removed. Therefore, the carrier mobility in the channel region increases. Source / drain 22,
23 is formed of the a-Si: H film 19, the conductivity type silicon film 20, and the metal film 21;
i: The H film 19 is offset. Therefore, since the thin film transistor 1 has an offset structure, the electric field in the vicinity of the source / drain 22 (or 23) acting as the drain is reduced, and the leak current is reduced. Ma
The thin film transistor 1 is a conventional thin film transistor.
This solves the problem of
Similarly to the case of a transistor, it can be used for a liquid crystal display device.

【0027】次に、上記薄膜トランジスタ1の製造方法
を、図2,図3の製造工程図(その1),(その2)に
よって説明する。なお、図では、上記図1で説明したの
と同様の構成部品には同一符号を付して説明する。
Next, a method of manufacturing the thin film transistor 1 will be described with reference to FIGS. 2 and 3 (1) and (2). In the figure, the same components as those described in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals.

【0028】図2の(1)に示すように、少なくとも表
面が絶縁性を有する基体11として、例えばガラス基板
上には、モリブデンタンタル(MoTa)からなるゲー
ト12が形成されている。そのゲート12は、モリブデ
ン(Mo),タンタル(Ta),クロム(Cr),銅
(Cu),チタン(Ti),アルミニウム(Al)等の
1種の金属またはそれらの金属の合金で形成することも
可能である。そして上記ゲート12を覆う状態に複数層
の絶縁膜13が形成されている。この複数層の絶縁膜1
3は、例えば、ゲート12の表層を陽極酸化した酸化膜
14と、それを覆う状態に成膜した窒化シリコンの保護
膜15と、その上面に成膜した酸化シリコンのゲート絶
縁膜16とで形成されている。
As shown in FIG. 2A, a gate 12 made of molybdenum tantalum (MoTa) is formed on, for example, a glass substrate as a substrate 11 having at least a surface having an insulating property. The gate 12 is formed of one kind of metal such as molybdenum (Mo), tantalum (Ta), chromium (Cr), copper (Cu), titanium (Ti), aluminum (Al) or an alloy of these metals. Is also possible. A plurality of insulating films 13 are formed so as to cover the gate 12. This plurality of insulating films 1
3 is formed of, for example, an oxide film 14 formed by anodizing the surface layer of the gate 12, a silicon nitride protective film 15 formed so as to cover it, and a silicon oxide gate insulating film 16 formed on the upper surface thereof. Have been.

【0029】そして第1工程で、例えば化学的気相成長
(以下CVDと記す)法に代表される成膜技術によっ
て、非晶質シリコン膜(31)を成膜する。その後、レ
ーザ結晶化法によって、上記非晶質シリコン膜(31)
にエキシマレーザ光を照射してレーザ結晶化処理を行
い、非晶質シリコン膜(31)を多結晶シリコン膜17
に改質する。
Then, in the first step, an amorphous silicon film (31) is formed by a film forming technique represented by, for example, a chemical vapor deposition (hereinafter, referred to as CVD) method. Then, the amorphous silicon film (31) is formed by a laser crystallization method.
A laser crystallization process is performed by irradiating the amorphous silicon film (31) with the polycrystalline silicon film 17.
To be reformed.

【0030】次いで図2の(2)に示す第2工程を行
う。この工程では、CVD法,蒸着法,スパッタ法等の
成膜技術によって、多結晶シリコン膜17上に酸化シリ
コン膜32を成膜する。その後、リソグラフィー技術と
エッチングとによって、酸化シリコン膜32の2点鎖線
で示す部分を除去し、ゲート12の上方の多結晶シリコ
ン膜17上に残した酸化シリコン膜(32)で酸化シリ
コン膜パターン18を形成する。ここでは酸化シリコン
膜パターン18を形成したが、例えば水素を通す材料で
あれば他の材料を用いても差し支えない。
Next, a second step shown in FIG. 2 (2) is performed. In this step, a silicon oxide film 32 is formed on the polycrystalline silicon film 17 by a film forming technique such as a CVD method, a vapor deposition method, and a sputtering method. Thereafter, the portion of the silicon oxide film 32 indicated by the two-dot chain line is removed by lithography and etching, and the silicon oxide film (32) remaining on the polycrystalline silicon film 17 above the gate 12 is used to form a silicon oxide film pattern 18 To form Here, the silicon oxide film pattern 18 is formed, but other materials may be used as long as the material allows the passage of hydrogen, for example.

【0031】続いて図2の(3)に示す第3工程を行
う。この工程では、例えばCVD法、ここでは250℃
以下の成膜温度でのPECVD法によって、酸化シリコ
ン膜パターン18を覆う状態にして多結晶シリコン膜1
7上に水素を含む非晶質シリコン(以下a−Si:Hと
記す)膜19を成膜する。次いでCVD法,蒸着法,ス
パッタ法等の成膜技術によって、a−Si:H膜19上
に導電型シリコン膜20を成膜する。この導電型シリコ
ン膜20は、n型またはp型の不純物を含むシリコン膜
からなる。その後CVD法,蒸着法,スパッタ法等の成
膜技術によって、導電型シリコン膜20上に金属膜21
を形成する。
Subsequently, a third step shown in FIG. 2C is performed. In this step, for example, a CVD method, here, 250 ° C.
The polycrystalline silicon film 1 is made to cover the silicon oxide film pattern 18 by the PECVD method at the following film forming temperature.
An amorphous silicon (hereinafter a-Si: H) film 19 containing hydrogen is formed on the substrate 7. Next, a conductive silicon film 20 is formed on the a-Si: H film 19 by a film forming technique such as a CVD method, an evaporation method, and a sputtering method. The conductive silicon film 20 is made of a silicon film containing an n-type or p-type impurity. Thereafter, the metal film 21 is formed on the conductive silicon film 20 by a film forming technique such as a CVD method, a vapor deposition method, and a sputtering method.
To form

【0032】その後図3の(4)に示す第4工程を行
う。この工程では、熱処理によって、a−Si:H膜1
9中の水素を多結晶シリコン膜17に拡散して、その多
結晶シリコン膜17を水素化する。それとともに、導電
型シリコン膜20中の導電性不純物を活性化する。上記
熱処理は、400℃以下の温度で行う。例えば375℃
で熱処理を行う。
Thereafter, a fourth step shown in FIG. 3D is performed. In this step, an a-Si: H film 1 is formed by heat treatment.
Hydrogen in 9 is diffused into polycrystalline silicon film 17 and the polycrystalline silicon film 17 is hydrogenated. At the same time, the conductive impurities in the conductive silicon film 20 are activated. The heat treatment is performed at a temperature of 400 ° C. or less. For example, 375 ° C
Heat treatment.

【0033】そして図3の(5)に示す第5工程を行
う。この工程では、リソグラフィー技術とエッチングと
によって、金属膜21と導電型シリコン膜20とa−S
i:H膜19とをパターニングして、酸化シリコン膜パ
ターン18の両外側にa−Si:H膜19と導電型シリ
コン膜20と金属膜21とからなるソース/ドレイン2
2,23を形成する。さらにCVD法によって、上記酸
化シリコン膜パターン18とソース/ドレイン22,2
3を覆う状態に、パッシベーション膜24を窒化シリコ
ンで成膜する。上記の如くに、薄膜トランジスタ1は製
造される。
Then, a fifth step shown in FIG. In this step, the metal film 21, the conductive silicon film 20, and the a-S
The i / H film 19 is patterned to form a source / drain 2 comprising an a-Si: H film 19, a conductive silicon film 20 and a metal film 21 on both sides of the silicon oxide film pattern 18.
2 and 23 are formed. Further, the silicon oxide film pattern 18 and the source / drain 22 and 2 are formed by CVD.
A passivation film 24 is formed of silicon nitride so as to cover 3. As described above, the thin film transistor 1 is manufactured.

【0034】上記薄膜トランジスタの製造方法では、多
結晶シリコン膜17上に酸化シリコン膜パターン18を
形成し、さらに酸化シリコン膜パターン18を覆う状態
で多結晶シリコン膜17上にa−Si:H膜19,導電
型シリコン膜20および金属膜21の順に成膜した後、
a−Si:H膜19中の水素を多結晶シリコン膜17に
拡散することから、多結晶シリコン膜17は全域にわた
って水素化される。一般に、水素は酸化シリコン中を良
く通ることが知られている。したがって、a−Si:H
膜19中の水素は酸化シリコン膜パターン18を通過す
る。そのため、酸化シリコン膜パターン18に覆われて
いる部分の多結晶シリコン膜17にも水素が導入される
ので、その部分の結晶粒界が解消して抵抗が下がる。
In the method of manufacturing the thin film transistor, the silicon oxide film pattern 18 is formed on the polycrystalline silicon film 17, and the a-Si: H film 19 is formed on the polycrystalline silicon film 17 so as to cover the silicon oxide film pattern 18. , A conductive silicon film 20 and a metal film 21 in this order,
Since hydrogen in the a-Si: H film 19 is diffused into the polycrystalline silicon film 17, the polycrystalline silicon film 17 is hydrogenated over the entire region. In general, it is known that hydrogen passes well through silicon oxide. Therefore, a-Si: H
The hydrogen in the film 19 passes through the silicon oxide film pattern 18. Therefore, hydrogen is also introduced into the portion of the polycrystalline silicon film 17 which is covered with the silicon oxide film pattern 18, so that the crystal grain boundaries in that portion are eliminated and the resistance is reduced.

【0035】なお、a−Si:H膜を用いて多結晶シリ
コン膜17に水素を拡散する方法は、従来の水素を含む
窒化シリコン膜を用いて多結晶シリコン膜に水素を拡散
する方法にも応用できる。すなわち、水素を含む窒化シ
リコン膜の代わりにa−Si:H膜を用いて、水素を拡
散した後、a−Si:H膜を除去する。そして、パッシ
ベーション膜としての窒化シリコン膜を結晶すればよ
い。
The method of diffusing hydrogen into the polycrystalline silicon film 17 using an a-Si: H film is the same as the conventional method of diffusing hydrogen into a polycrystalline silicon film using a silicon nitride film containing hydrogen. Can be applied. That is, an a-Si: H film is used instead of a silicon nitride film containing hydrogen to diffuse hydrogen, and then the a-Si: H film is removed. Then, a silicon nitride film as a passivation film may be crystallized.

【0036】次に上記製造方法での第3工程を以下のよ
うに行うことも可能である。それを図4の製造工程図に
よって説明する。なお、図1〜図3で説明したのと同様
の構成部品には同一符号を付して説明する。
Next, the third step in the above manufacturing method can be performed as follows. This will be described with reference to the manufacturing process diagram of FIG. The same components as those described in FIGS. 1 to 3 are denoted by the same reference numerals and described.

【0037】図4の(1)に示すように、酸化シリコン
膜パターン18を覆う状態にして多結晶シリコン膜17
上に非晶質シリコン膜41を成膜する。
As shown in FIG. 4A, the polycrystalline silicon film 17 is set so as to cover the silicon oxide film pattern 18.
An amorphous silicon film 41 is formed thereon.

【0038】その後図4の(2)に示すように、イオン
ドーピング技術、例えばイオン注入法によって、非晶質
シリコン膜41中に、水素イオン42を注入する。それ
とともに、その非晶質シリコン膜41の表層に導電型不
純物イオン43を注入する。この導電型不純物イオン4
3としては、n型不純物ではリンイオン(P+ ),ヒ素
イオン(As+ )またはアンチモンイオン(Sb+ )が
代表的であり、例えばp型不純物ではホウ素イオン(B
+ )が代表的である。そして導電型不純物イオン43
は、1keV〜5keV程度の低いエネルギーで打ち込
む。
Thereafter, as shown in FIG. 4B, hydrogen ions 42 are implanted into the amorphous silicon film 41 by an ion doping technique, for example, an ion implantation method. At the same time, conductivity type impurity ions 43 are implanted into the surface layer of the amorphous silicon film 41. This conductivity type impurity ion 4
3 is a typical example of an n-type impurity such as a phosphorus ion (P + ), an arsenic ion (As + ) or an antimony ion (Sb + ). For example, a boron ion (B
+ ) Is representative. And conductive impurity ions 43
Is implanted with a low energy of about 1 keV to 5 keV.

【0039】そして図4の(3)に示すように、CVD
法,蒸着法,スパッタ法等の成膜技術によって、非晶質
シリコン膜41の上面に金属膜21を形成する。
Then, as shown in FIG.
The metal film 21 is formed on the upper surface of the amorphous silicon film 41 by a film forming technique such as a deposition method, an evaporation method, and a sputtering method.

【0040】また上記第3工程の製造方法では、イオン
ドーピング技術によって、非晶質シリコン膜41中に水
素イオン42を注入することから、非晶質シリコン膜4
1中には少なくとも窒化シリコン膜と同程度の水素イオ
ン42を含ませることが可能になる。また非晶質シリコ
ン膜41中には水素イオン42と導電型不純物イオン4
3が注入されることから、その活性化アニール処理を4
00℃以下の温度で行うことが可能になる。したがっ
て、低温化プロセスが実現される。さらに導電型シリコ
ン膜を成膜する必要がないので、その成膜工程を省略す
ることができる。
In the manufacturing method of the third step, hydrogen ions 42 are implanted into the amorphous silicon film 41 by ion doping technology.
1 can contain at least hydrogen ions 42 at the same level as the silicon nitride film. In the amorphous silicon film 41, hydrogen ions 42 and conductive impurity ions 4
3 is implanted, the activation annealing
This can be performed at a temperature of 00 ° C. or less. Therefore, a low temperature process is realized. Further, since it is not necessary to form a conductive silicon film, the film forming step can be omitted.

【0041】次に上記図2,図3で説明した製造方法の
第3工程は以下のようにも行える。それを図5の製造工
程図によって説明する。なお、上記図4で説明したのと
同様の構成部品には同一符号を付して説明する。
Next, the third step of the manufacturing method described with reference to FIGS. 2 and 3 can also be performed as follows. This will be described with reference to the manufacturing process diagram of FIG. The same components as those described with reference to FIG. 4 are described with the same reference numerals.

【0042】図5の(1)に示すように、酸化シリコン
膜パターン18を覆う状態にして多結晶シリコン膜17
上に非晶質シリコン膜41を成膜する。
As shown in FIG. 5A, the polycrystalline silicon film 17 is set so as to cover the silicon oxide film pattern 18.
An amorphous silicon film 41 is formed thereon.

【0043】その後図5の(2)に示すように、プラズ
マドーピングによって、非晶質シリコン膜41中に、水
素イオン42を注入するとともに、その非晶質シリコン
膜41の表層に導電型不純物イオン43を注入する。
Thereafter, as shown in FIG. 5B, hydrogen ions 42 are implanted into the amorphous silicon film 41 by plasma doping, and conductive impurity ions are formed on the surface of the amorphous silicon film 41. Inject 43.

【0044】そして図5の(3)に示すように、CVD
法,蒸着法,スパッタ法等の成膜技術によって、非晶質
シリコン膜41の上面に金属膜21を形成する。
Then, as shown in FIG.
The metal film 21 is formed on the upper surface of the amorphous silicon film 41 by a film forming technique such as a deposition method, an evaporation method, and a sputtering method.

【0045】上記図5によって説明した第3工程の製造
方法では、プラズマドーピングによって、非晶質シリコ
ン膜41中に水素イオン42を導入するとともに導電型
不純物イオン43を導入することから、非晶質シリコン
膜41の表層に導電型不純物イオン43を導入すること
が容易になる。また上記同様に、非晶質シリコン膜41
中には水素イオン42と導電型不純物イオン43が注入
されることから、その活性化アニール処理を400℃以
下の温度で行うことが可能になる。したがって、低温化
プロセスが実現される。さらに導電型シリコン膜を成膜
する必要がないので、その成膜工程を省略することがで
きる。
In the manufacturing method of the third step described with reference to FIG. 5, the hydrogen ions 42 and the conductive impurity ions 43 are introduced into the amorphous silicon film 41 by plasma doping. It becomes easy to introduce the conductive impurity ions 43 into the surface layer of the silicon film 41. Further, similarly to the above, the amorphous silicon film 41 is formed.
Since hydrogen ions 42 and conductive impurity ions 43 are implanted therein, the activation annealing can be performed at a temperature of 400 ° C. or less. Therefore, a low temperature process is realized. Further, since it is not necessary to form a conductive silicon film, the film forming step can be omitted.

【0046】[0046]

【発明の効果】以上、説明したように本発明によれば、
ソース/ドレインが非晶質シリコン膜と導電型シリコン
膜と金属膜とから形成されているので、非晶質シリコン
膜がオフセットになる。したがって、薄膜トランジスタ
はオフセット構造になるので、オフ電流が低減でき、ド
レイン近傍の電界緩和によってリーク電流を小さくする
ことができる。さらにゲート上に絶縁膜を介して水素化
した多結晶シリコン膜が形成されているので、多結晶シ
リコン膜のダングリングボンドは水素によって置換して
除去できている。そのため、チャネル領域のキャリア移
動度の向上が図れる。
As described above, according to the present invention ,
Since the source / drain is formed of the amorphous silicon film, the conductive silicon film, and the metal film, the amorphous silicon film is offset. Therefore, since the thin film transistor has an offset structure, off current can be reduced, and leakage current can be reduced by relaxation of an electric field near the drain. Further, since the hydrogenated polycrystalline silicon film is formed on the gate via the insulating film, the dangling bonds of the polycrystalline silicon film can be replaced with hydrogen and removed. Therefore, the carrier mobility in the channel region can be improved.

【0047】請求項1の発明によれば、多結晶シリコン
膜上に水素を含む非晶質シリコン膜を成膜し、その後非
晶質シリコン膜中の水素を多結晶シリコン膜に注入する
ことから、多結晶シリコン膜は全域にわたって水素化さ
れる。そのため、ソース/ドレインの抵抗が下げられ
る。
According to the first aspect of the present invention, an amorphous silicon film containing hydrogen is formed on a polycrystalline silicon film, and then hydrogen in the amorphous silicon film is injected into the polycrystalline silicon film. The polycrystalline silicon film is hydrogenated over the entire area. Therefore, the source / drain resistance is reduced.

【0048】請求項2の発明によれば、イオンドーピン
グによって、非晶質シリコン膜中に水素イオンを注入す
るので、非晶質シリコン膜中に水素イオンを多量に含ま
せることが可能になる。したがって、多結晶シリコン膜
の水素化を容易にかつ十分に行うことができる。したが
って、多結晶シリコン膜のダングリングボンドは除去で
きるので、チャネル領域のキャリアの移動度の向上が図
れる。
According to the second aspect of the present invention, since hydrogen ions are implanted into the amorphous silicon film by ion doping, a large amount of hydrogen ions can be contained in the amorphous silicon film. Therefore, hydrogenation of the polycrystalline silicon film can be easily and sufficiently performed. Therefore, dangling bonds in the polycrystalline silicon film can be removed, so that the mobility of carriers in the channel region can be improved.

【0049】請求項3の発明によれば、プラズマドーピ
ングによって、非晶質シリコン膜中に導電型不純物イオ
ンを導入するので、導電型不純物イオンは非晶質シリコ
ン膜の表層に容易に導入できる。したがって、非晶質シ
リコン膜の下層は、導電型不純物イオンが拡散されない
ので、その領域はオフセットとして機能する。
According to the third aspect of the present invention, conductive impurity ions are introduced into the amorphous silicon film by plasma doping, so that the conductive impurity ions can be easily introduced into the surface layer of the amorphous silicon film. Therefore, since the conductive impurity ions are not diffused in the lower layer of the amorphous silicon film, the region functions as an offset.

【0050】請求項2および請求項3の発明によれば、
非晶質シリコン膜中に、水素イオンと導電型不純物イオ
ンとが導入されるので、400℃以下の低温アニール処
理で導電型不純物イオンの活性化が可能になる。したが
って、低温化プロセスが実現できる。
According to the second and third aspects of the present invention,
Since hydrogen ions and conductive impurity ions are introduced into the amorphous silicon film, the conductive impurity ions can be activated by low-temperature annealing at 400 ° C. or lower. Therefore, a low-temperature process can be realized.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施例の概略構成断面図である。FIG. 1 is a schematic sectional view of an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の実施例の製造工程図(その1)であ
る。
FIG. 2 is a manufacturing process diagram (part 1) of the embodiment of the present invention.

【図3】本発明の実施例の製造工程図(その2)であ
る。
FIG. 3 is a manufacturing process diagram (part 2) of the embodiment of the present invention.

【図4】第3工程の製造工程図である。FIG. 4 is a manufacturing process diagram of a third process.

【図5】第3工程の製造工程図である。FIG. 5 is a manufacturing process diagram of a third process.

【図6】従来例の製造工程図である。FIG. 6 is a manufacturing process diagram of a conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 薄膜トランジスタ 11 基体 12 ゲート 13 絶縁膜 17 多結晶シリコン膜 18 酸化シリコン膜 19 水素を含む非晶質シリコン(a−Si:H)膜 20 導電型シリコン膜 21 金属膜 22 ソース/ドレイン 23 ソース・ドレイン 31 非晶質シリコン膜 32 酸化シリコン膜 41 非晶質シリコン膜 42 水素イオン 43 導電型不純物イオン REFERENCE SIGNS LIST 1 thin film transistor 11 base 12 gate 13 insulating film 17 polycrystalline silicon film 18 silicon oxide film 19 amorphous silicon (a-Si: H) film containing hydrogen 20 conductive silicon film 21 metal film 22 source / drain 23 source / drain 31 Amorphous silicon film 32 Silicon oxide film 41 Amorphous silicon film 42 Hydrogen ion 43 Conductive impurity ion

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平4−206532(JP,A) 特開 平4−321219(JP,A) 特開 平3−222370(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 29/786 H01L 21/336 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) References JP-A-4-206532 (JP, A) JP-A-4-321219 (JP, A) JP-A-3-222370 (JP, A) (58) Field (Int.Cl. 7 , DB name) H01L 29/786 H01L 21/336

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 少なくとも表面が絶縁性を有する基体上
に設けたゲートを覆う状態にして少なくともゲート絶縁
膜を含む絶縁膜を形成した後、その上面側に多結晶シリ
コン膜を形成する第1工程と、 前記多結晶シリコン膜上に酸化シリコン膜を成膜した
後、パターニングして前記ゲート上方の前記多結晶シリ
コン膜上に酸化シリコン膜パターンを形成する第2工程
と、 前記酸化シリコン膜パターンを覆う状態にして前記多結
晶シリコン膜上に水素を含む非晶質シリコン膜,導電型
シリコン膜および金属膜を順次形成する第3工程と、 熱処理によって、前記非晶質シリコン膜中の水素を前記
多結晶シリコン膜に導入するとともに、前記導電型シリ
コン膜中の導電性不純物を活性化する第4工程と、 前記金属膜と前記導電型シリコン膜と前記非晶質シリコ
ン膜とをパターニングしてソース/ドレインを形成する
第5工程とからなることを特徴とする薄膜トランジスタ
の製造方法。
1. A first step of forming an insulating film including at least a gate insulating film so as to cover a gate provided on a substrate having at least a surface having an insulating property, and then forming a polycrystalline silicon film on an upper surface thereof A second step of forming a silicon oxide film on the polycrystalline silicon film and then patterning to form a silicon oxide film pattern on the polycrystalline silicon film above the gate; A third step of sequentially forming an amorphous silicon film containing hydrogen, a conductive silicon film, and a metal film on the polycrystalline silicon film in a covering state; A fourth step of introducing into the polycrystalline silicon film and activating conductive impurities in the conductive type silicon film; Manufacturing method of a thin film transistor which is characterized in that by patterning and quality silicon film made of a fifth step of forming a source / drain.
【請求項2】 少なくとも表面が絶縁性を有する基体上
に設けたゲートを覆う状態にして少なくともゲート絶縁
膜を含む絶縁膜を形成した後、その上面側に多結晶シリ
コン膜を形成する第1工程と、 前記多結晶シリコン膜上に酸化シリコン膜を成膜した
後、パターニングして前記ゲート上方の前記多結晶シリ
コン膜上に酸化シリコン膜パターンを形成する第2工程
と、 前記酸化シリコン膜パターンを覆う状態にして前記多結
晶シリコン膜上に非晶質シリコン膜を成膜した後、イオ
ンドーピングによって、該非晶質シリコン膜中に水素イ
オンを注入するとともに該非晶質シリコン膜の表層に導
電型不純物イオンを注入し、その後前記金属膜を形成す
る第3工程と、 熱処理によって、前記非晶質シリコン膜中の水素を前記
多結晶シリコン膜に導入するとともに、前記導電型シリ
コン膜中の導電性不純物を活性化する第4工程と、 前記金属膜と前記導電型シリコン膜と前記非晶質シリコ
ン膜とをパターニングしてソース/ドレインを形成する
第5工程とからなることを特徴とする薄膜トランジスタ
の製造方法。
2. A first step of forming an insulating film including at least a gate insulating film so as to cover a gate provided on a substrate having at least a surface having an insulating property, and then forming a polycrystalline silicon film on an upper surface side thereof. A second step of forming a silicon oxide film on the polycrystalline silicon film and then patterning to form a silicon oxide film pattern on the polycrystalline silicon film above the gate; After forming an amorphous silicon film on the polycrystalline silicon film in a covering state, hydrogen ions are implanted into the amorphous silicon film by ion doping, and a conductive impurity is added to the surface of the amorphous silicon film. A third step of implanting ions and then forming the metal film; and introducing heat in the amorphous silicon film into the polycrystalline silicon film by heat treatment. And a fourth step of activating a conductive impurity in the conductive type silicon film, and forming a source / drain by patterning the metal film, the conductive type silicon film, and the amorphous silicon film. A method for manufacturing a thin film transistor, comprising five steps.
【請求項3】 少なくとも表面が絶縁性を有する基体上
に設けたゲートを覆う状態にして少なくともゲート絶縁
膜を含む絶縁膜を形成した後、その上面側に多結晶シリ
コン膜を形成する第1工程と、 前記多結晶シリコン膜上に酸化シリコン膜を成膜した
後、パターニングして前記ゲート上方の前記多結晶シリ
コン膜上に酸化シリコン膜パターンを形成する第2工程
と、 前記酸化シリコン膜パターンを覆う状態にして前記多結
晶シリコン膜上に非晶質シリコン膜を成膜した後、プラ
ズマドーピングによって、該非晶質シリコン膜中に水素
イオンと導電型不純物イオンとを導入し、その後前記金
属膜を形成する第3工程と、 熱処理によって、前記非晶質シリコン膜中の水素を前記
多結晶シリコン膜に導入するとともに、前記導電型シリ
コン膜中の導電性不純物を活性化する第4工程と、 前記金属膜と前記導電型シリコン膜と前記非晶質シリコ
ン膜とをパターニングしてソース/ドレインを形成する
第5工程とからなることを特徴とする薄膜トランジスタ
の製造方法。
3. A first step of forming an insulating film including at least a gate insulating film so as to cover a gate provided on a substrate having at least a surface having an insulating property, and then forming a polycrystalline silicon film on an upper surface thereof. A second step of forming a silicon oxide film on the polycrystalline silicon film and then patterning to form a silicon oxide film pattern on the polycrystalline silicon film above the gate; After forming an amorphous silicon film on the polycrystalline silicon film in a covering state, hydrogen ions and conductive impurity ions are introduced into the amorphous silicon film by plasma doping. A third step of forming, and introducing a hydrogen in the amorphous silicon film into the polycrystalline silicon film by a heat treatment, A fourth step of activating conductive impurities; and a fifth step of patterning the metal film, the conductive silicon film, and the amorphous silicon film to form a source / drain. A method for manufacturing a thin film transistor.
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